大应变热轧喷射成形高镁铝合金的微观结构及力学性能EI北大核心CSCD

基于常规热轧工艺对喷射成形高镁铝合金挤压坯进行单道次大应变热轧变形,采用透射电镜(TEM)、扫描电镜电子背散射成像技术(EBSD)和X衍射(XRD)方法来分析合金微观结构,并对比研究合金的力学性能。结果表明:喷射成形高镁铝合金在热轧变形过程中,随着变形程度的增大,位错密度显著增大,位错胞、非平衡小角度晶界(LAGB)及亚晶显著增多;当热轧变形80%时,高位错密度晶粒中的小角度晶界转变为大角度晶界(HAGB),亚微米级动态再结晶晶粒大量形成,晶粒组织显著细化,合金的室温拉伸强度和伸长率分别为619 MPa和19.8%。喷射成形高镁铝合金大应变热轧变形过程中的主要强化机制是细晶强化、位错强化和固溶强化,对变形80%合金屈服强度的贡献值分别为120 MPa、208 MPa和158 MPa,共占总强度值的94.4%。     

喷射成形高镁铝合金缺陷的超声波检测

根据喷射成形工艺制备的高镁铝合金试件的特点,制定了检测方案,采用纵波双晶探头技术,自行设计制作了带有一定曲率半径,可减少近场区和盲区的聚焦探头,对喷射成形高镁铝合金试件进行了超声波检测。测试结果表明:采用该技术方法,可较好地解决因试件曲面造成探头和试件侧壁干涉而产生干扰反射波的问题,提高了检测小缺陷的能力,选用检测频率范围在4 MHz~6 MHz之间,以Φ2 mm平底孔作为超声波检测灵敏度,能有效地检测出各类内部缺陷。该方法能有效地应用于采用喷射成形技术制备高镁铝合金试件的质量控制。     

高镁铝合金在喷射成形过程中显微组织的变化

研究了高镁铝合金在喷射成形过程中显微组织的变化。沉积态高镁铝合金基体呈全部等轴晶组织并存在少量显微孔洞是沉积态组织的主要特征。分析了等轴晶组织和显微孔洞在喷射成形中生成的机制。     

高镁铝合金搅拌摩擦交叉焊接头微观组织与力学性能

为满足大型铝合金船舶壁板的制造需求,对新一代高镁铝合金进行了搅拌摩擦交叉焊接试验. 结果表明,交叉焊接头成形良好,搅拌区晶粒尺寸最小,热力影响区晶粒形态没有明显方向性,与单道搅拌摩擦焊相比,交叉焊接头搅拌区晶粒组织更细. 显微硬度测试结果表明,交叉焊接头显微硬度变化范围较小,前进侧接头软化明显;拉伸试验测试结果表明,交叉焊接头抗拉强度为340 MPa,为母材强度的87%,对比搅拌摩擦焊接头抗拉强度358 MPa略微降低,在热影响区断裂,断裂方式为45°韧性断裂;疲劳裂纹萌生于焊缝底部,在最大应力150 MPa下循环超2 × 106次未断裂,疲劳性能良好,瞬断区断裂方式为韧性断裂.     

高应变率下Ni-Ti合金力学性能及微观组织

利用INSTRON5985电子材料万能试验机和分离式Hopkinson压杆冲击加载装置对Ni-Ti形状记忆合金棒材进行准静态和动态力学性能研究,并通过XRD、OM、SEM等微观分析方法对不同状态下的微观组织结构进行分析。结果表明:Ni-Ti合金原始组织存在B2奥氏体相、B19’马氏体相、Ni_4Ti_3相,晶粒细小且呈等轴分布;准静态压缩和动态压缩均发生应力诱发马氏体相变,但动态压缩应力-应变曲线无屈服平台出现,存在应变率硬化效应;在一定的应变率范围内,随着应变率的提高,晶粒内部平行条纹状组织增多,应力诱发马氏体相变程度增大。     

高应变率下Ni-Ti合金力学性能及微观组织研究

摘 要: 利用INSTRON5985电子万能试验机和分离式Hankinson压杆冲击加载装置对Ni-Ti形状记忆合金棒材进行准静态和动态力学性能研究,并通过XRD、光学显微镜、SEM等微观分析方法对不同状态下的微观组织结构进行分析。结果表明：Ni-Ti合金原始组织存在B2奥氏体相、B19’马氏体相、Ni3Ti4相,晶粒细小且呈等轴分布;准静态压缩和动态压缩均发生应力诱发马氏体相变,但动态压缩应力-应变曲线无屈服平台出现,存在应变率硬化效应;在一定的应变率范围内,随着应变率的提高,晶粒内条纹状组织增多,应力诱发马氏体相变程度增大。     

喷射成形与铸态ZL108合金的微观组织及力学性能研究

采用喷射成形和铸造两种方法制备了ZL108合金,分析了两种合金的微观组织,测量了其力学性能.结果表明,喷射成形工艺制备的合金具有细小均匀的微观组织;大量孔洞,尤其是带有尖角的孔洞的存在是影响喷射成形ZL108合金强度的重要因素;喷射成形ZL108合金的断后延伸率比铸态ZL108高.     

喷射成形高强Al-Zn-Mg-Cu合金的高应变速率塑性变形行为

利用Gleeble-3500型热力模拟试验机对挤压态喷射成形Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金进行高应变速率下的热压缩试验,系统研究了材料在变形温度350～450℃,高应变速率1～20s~(-1)条件下的高温塑性变形行为。考虑绝热温升因素影响,采用外推法修正材料的流变应力曲线,以此构建材料本构模型;基于动态材料模型(dynamic materials model,DMM)构建材料的热加工图,并确定不同变形条件区域内的微观组织特征。结果表明:该合金流变应力曲线呈现典型的动态回复特征;随着应变速率的升高绝热温升现象愈发明显;材料热加工图和不同变形区域组织特征表明,该合金存在3个危险加工区间分别为350～420℃、1～3 s~(-1),350～390℃、7～20 s~(-1)和425～450℃、2～20 s~(-1),应避免在危险区间加工,防止出现失稳和开裂现象。存在2个安全加工区间350～370℃、4～7 s~(-1)和395～425℃、14～20 s~(-1),应优先选择在该热加工窗口区域进行热加工。     

热轧压下率对车用大厚度比镁铝合金板组织和力学性能的影响

选择厚度为0.2 mm的6063铝合金与厚度为5.0 mm的AZ80镁合金进行组坯,设定厚度比为20,分析各热轧压下率下、以热轧方式制得的大厚度比镁铝合金板的组织和力学性能。研究结果表明:当热轧压下率达到45%或更高时,镁铝合金板形成了结合性能优异的界面,镁基体内形成了均匀分布的细小晶粒;提高热轧压下率后,基体中的晶粒尺寸不断减小,此时形成了更小的晶粒尺寸离散系数,更多晶粒被压碎,晶粒分布状态也比较均匀;提高热轧压下率后,获得了更高屈服强度的大厚度比镁铝合金板,材料发生了更明显的加工硬化,而抗拉强度则先增大再下降,当热轧压下率达到55%时,获得了最大的抗拉强度;当热轧压下率达到65%时,韧窝数量明显增多,表明镁合金通过动态再结晶转变获得了更强的韧性。屈服应力呈现明显波动的状态,热轧压下率为35%时,获得了最高的屈服强度,65%热轧压下率下的屈服强度最低,逐渐提高热轧压下率后,屈服应力也不断减小。     

应变速率对喷射成形Al-Cu-Mg合金显微组织和力学性能的影响

采用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、电子背散射技术(EBSD)和拉伸测试等手段,研究420℃大应变轧制过程中应变速率(0.1、1、9.1 s?1)对喷射成形Al?Cu?Mg合金显微组织和力学性能的影响.结果表明:在热轧变形过程中,随着应变速率的增大,大角度晶界比例和动态再结晶(DRX)程度先增大后减小,平均晶...     

颗粒成形Al-Pb合金板材的微观结构与力学性能

研究了Al-8Pb-3Si-2Sn-1Cu(质量分数, %)合金的颗粒在挤压轧制成形时, 合金的微观结构与性能. 结果显示 Al-Pb合金颗粒中Pb分布在枝晶间隙或"嵌"在基体中; Al-Pb合金颗粒经挤压轧制及随后的退火, 合金板材中低熔点Pb, Sn第二相均匀地呈球形分布; 合金强度(σb)可达95.8MPa, 延伸率(δ)可达16.3%; 在变形过程中, Al-Pb合金颗粒的新生表面层中低熔点Pb, Sn第二相的重新分布影响材料的强度与延伸率.     

喷射成形A356铝合金组织及力学性能的研究

采用自行开发的控制往复喷射成形专利技术,以产业化规模制备了铝合金锭坯,研究了对传统铸造A356铝合金的组织及其力学性能的影响.结果表明:喷射成形态合金组织均匀,致密度达到95.8%;挤压态合金中均匀分布大量细小Si颗粒;固溶温度为540℃,时效温度为160℃,时效10 h时硬度达到峰值,继续延长时效时间对硬度值影响甚微;经过固溶时效处理的A356铝合金常温抗拉强度σb=337 MPa,屈服强度σ0.2=281 MPa,伸长率δ5=18.3%,分别提高21.2%,35.7%,205%.     

大变形金属钛的微观结构和力学性能

对经过大变形(轧制加表面机械研磨处理(Surface Mechanical Attrition Treatment,简称SMAT)处理)后的商业纯钛(C.P.Ti)的微观结构和力学性能进行了研究。结果表明:经过轧制和SMAT处理后的Ti微观结构分了3层且成梯度变化,最外层是一薄层非晶,次表面是纳米晶,芯部是超细晶粒。力学性能也存在梯度变化,硬度从表面到芯部逐渐减小,残余应力在表面为压应力,往芯部逐渐变成拉应力。多层结构钛(Multilayered hierarchical structure Ti,简称MHS-Ti)和超细晶粒钛(Ultrafine grained Ti,简称UFG-Ti的屈服强度明显大于C.P.Ti。MHS-Ti和UFG-Ti的屈服强度相近,随着应变的增大,MHS-Ti的强度增加得多,显示了优异的加工硬化性能。     

AlCoCrNiSiTi_x高熵合金微观组织结构与力学性能

通过XRD、SEM、EDS分析及显微硬度测试,研究了不同Ti含量的AlCoCrNiSiTix高熵合金微观组织结构与力学性能。结果表明:AlCoCrNiSiTix高熵合金主要以bcc1+bcc2两相共存,其中bcc1为AlNi固溶体,bcc2为CrSi固溶体。随着Ti元素的添加,合金中出现了少量Ni3Ti金属间化合物;合金铸态组织形态呈树枝晶状,微观组织中Al、Ni、Ti主要存在于枝晶内,Cr、Si主要偏析于枝晶间;同时合金硬度显著提高。     

纳米结构氧化铝的喷射成形

纳米结构材料是指其晶粒尺寸比常规有明显减小 ,故其拉伸强度、疲劳强度及耐磨性等多种性能均有大幅度提高。过去 10年间 ,人们研发出许多新颖的合成纳米结构材料的加工技术 ,即等离子喷射制备大块纳米结构Al2 O3 器件的近终形成形技术。等离子喷射成形包括粉末同步熔化和熔融粒子加速 ,并沉积在转动筒或衬底上成形为不同形状的器件。研究所用原始粉末尺寸为 15 μm～ 45 μm的商业Al2 O3 粉加 40 %(体积分数 )的纳米Al2 O3 粉的混合粉末 ,混合粉经球磨机研磨均匀后 ,经等离子喷射沉积在转动的 6 0 6 1铝筒上。用Ar作为一次气体 ,He作二…     

热轧钛基复合材料的微观组织和力学性能

利用Ti和LaB6之间的化学反应,采用真空自耗电弧炉3次重熔制得TiB和La2O3增强的钛基复合材料,测得其相变点为1 045 ℃,然后经高温(1 100～1 050 ℃)锻造成板坯.在1 010 ℃对材料进行热轧,然后空冷,利用光学显微镜和扫描电镜研究变形量分别为40%、60%、80%、90%和95%时复合材料的显微组织和拉伸试样断口形貌.结果表明:当变形量到达到80%时,材料的强度一直上升,伸长率下降;变形量继续增大后,强度有所下降,伸长率提高.     

Zr含量对大应变轧制2524铝合金板材微观组织及力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和拉伸试验机等研究了Zr含量对2524铝合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:添加Zr元素能够明显细化铸态2524铝合金的晶粒。铸态合金存在明显的枝晶偏析,经过均匀化退火处理后,非平衡低熔点相基本溶入基体,晶间组织分布趋于均匀。大应变轧制变形后,2524铝合金中均得到了典型的纤维状组织,合金中的第二相主要为S(Al_2CuMg)相,θ(Al_2Cu)相、T(Al_(20)Cu_2Mn_3)相和Al_3Zr相,并沿晶界呈连续分布。经时效处理后,形成大量弥散的Al_3Zr粒子,对位错和亚晶界具有强烈的钉扎作用,能明显提高合金的抗再结晶能力和室温力学性能。随着Zr含量的增加合金力学性能呈现递增趋势,当Zr含量为0.5 mass%时,2524铝合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为645 MPa、548 MPa和11%。     

喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金热处理工艺与力学性能

利用喷射成形技术制备了超高强Al12Zn2.4Mg1.1Cu合金.对合金进行热挤压,在不同固溶温度和时间下对挤压合金进行固溶处理,并进行力学性能测试.结果表明,挤压态合金存在着大量的第二相颗粒,为MgZn2相和富铜相,合金微观组织中包括微米级晶粒和纳米级晶粒.合金进行T6热处理后,抗拉强度为749.6 MPa,延伸率为10.9%,拉伸试样的断口分析表明,合金的断裂方式主要为穿晶断裂.     

TaWTiVCr高熵合金薄膜的制备及微观结构、力学性能研究

目的使用磁控溅射设备进行共沉积,制备不同元素组成的TaWTiVCr高熵合金薄膜,并对薄膜力学性能进行表征,为该体系高熵合金最佳元素组成的筛选提供依据。方法在共沉积中,通过对TaW和TiVCr两组中间合金靶的沉积电流进行调整,实现薄膜元素组成的调整。使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDX)和原子力显微镜(AFM),研究了不同元素组成下薄膜的表面形貌、粗糙度、元素组成及相结构的变化。使用纳米压痕法分析了材料的硬度和模量,通过往复磨损实验分析了材料的耐磨性,使用共聚焦显微镜(CLSM)计算磨损体积,同时将力学性能的实验数据以及热力学计算的结果相结合进行分析。结果随Ti、V、Cr含量的增加,薄膜结晶性能变差,由BCC晶体结构向BCC+非晶态混合结构转变,表面形貌由褶皱状形貌转变为凹坑状形貌,并伴有微小团聚颗粒形成。硬度和模量先升高,随后下降,其中Ta_(24)W_(25)Ti_(16)V_(18)Cr_(17)薄膜在多种强化机制的作用下,表现出最好的力学性能,硬度和模量分别达到27.61 GPa和274.42 GPa。同时受较高的硬度和特殊表面形貌特征影响,薄膜表现出较低的平均摩擦系数和磨损率,分别为0.34和5.01×10~(-9) mm~3/(N·mm),具备优异的耐磨性能。结论通过共沉积法制备高熵合金薄膜并进行表征,可以快速筛选出TaWTiVCr高熵合金的最佳元素组成,在特定的元素组成下,形成BBC和非晶态混合结构有助于提高材料的力学性能。     

喷射成形7475铝合金的显微组织与力学性能

采用全自动控制往复喷射成形工艺制备了大规格7475铝合金锭坯。研究工业规格喷射成形7475铝合金的初始组织、挤压工艺及热处理制度对显微组织和力学性能的影响。结果表明,喷射成形7475铝合金锭坯规格可达Ф360mm×1200mm,晶粒为等轴状,粒度宏观均匀,主要在30～40μm,组织无明显宏观偏析,锭坯致密度达到97%。喷射成形锭坯经小挤压比变形后达到全致密,T6态(480℃×4h+135℃×16h)合金性能最优,σb为625～635MPa,δ为12%～12.6%,表明控制往复喷射成形铝合金锭坯冶金质量优越。